建筑工程测量第一章

2015年4月12日,中山市三乡理工学校,1,建筑工程测量第1章绪论,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,2,建筑工程测量学课程概述,课程性质：专业基础技术课总学时数：48学时其中：课堂理论教学24学时实验24学时使用教材：建筑工程测量中国建筑工业出版社（中国建设教育协会组织编写）参考教材：1、土木工程测量第二版武汉理工大学出版社（过静珺主编）2、建筑测量学中国测绘出版社（杨德麟、高飞）相关课程：测量教学实习（2周）,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,3,建筑工程测量教材内容分为两大部分,第一部分：基本部分（前8章）（1）第1章绪论（2）第2、3、4章测量三项基本工作(H、D）（3）第5章测量误差的基本知识（4）第6章小地区控制测量（5）第7、8章大比例尺地形图测绘和地形图的应用第二部分：专业部分（后6章）（6）第9、10章施工测量的基本工作和建筑施工控制测量（7）第11、12章工业与民用建筑施工测量（8）第13章建筑物变形观测与竣工总平面图的编绘（9）第14章全站仪及其应用,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,4,讲题:建筑工程测量,内容提要：第一章绪论第一节建筑测量的任务与作用建筑测量的任务建筑测量在建筑施工中的作用,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,5,一、测量学的任务,（一）测量学与制图学统称为测绘学1.测绘学定义测绘学是研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的有关信息，并对这些地理空间信息进行采集、处理、管理、更新和利用的一门科学。2.测量学的定义测量学是一门古老的科学。它是研究地球表面的形状和大小以及确定地面点位的科学,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,6,测绘学的分科,大地测量学摄影测量与遥感学工程测量学海洋测量学地图制图学测绘仪器学普通测量学,几何(天文)大地测量学、物理(重力)大地测量学、卫星(空间)大地测量学地面(近景)摄影测量学、航空摄影测量学、航天遥感测量学普通工程测量学（包含土木、建筑、水利、交通、矿山测量等）、精密工程测量学、特种工程测量学海洋水体测量学、水下地形测量学、航道测量地图学与GIS、地图制图工程光学测绘仪器学、电子测绘仪器学局部地区地形测量与一般工程测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,7,（二）测量学的任务,测定（测绘）(location)研究地球形状和大小(包括地球重力场)测设（放样）(seting-out)确定地面点的空间位置(含地下和空间),2015年4月12日,中山市三乡理工学校,8,测定使用测量仪器和工具，通过测量计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图，供国家建设和科学研究使用。测设把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置，通过野外测量的方法在地面上标定出来，作为施工的依据。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,9,二、建筑测量在建筑施工中的应用,土木工程（包括公路、建筑）的设计、施工、竣工、扩建维修及变形监测均要进行测量工作。从高职专业的特点看，更要学好测量学建筑测量是为建筑工程提供服务的。它服务于建筑工程的每一个阶段，贯穿于建筑工程的始终。在工程建设的各个阶段都离不开测量工作，都要以测量工作为先导。而且测量工作的精度和速度直接影响到整个工程的质量和进度。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,10,一、在国家经济建设中的应用1.工程建设的尖兵2.军事作战的眼睛3.科学研究的工具4.现代管理的基础（数字地球、数字中国和数字城市）,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,11,二、在土木建筑工程中的作用1.勘测设计阶段:测绘各种比例尺的地形图,供规划、设计使用2.施工阶段:施工测量、测设(施工放样)、竣工测量和变形观测3.运营管理阶段:建（构）筑物变形观测和安全监测预报、扩建改建,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,12,第二节地面点位的确定,内容提要：一、地面点平面位置的确定测量基准面地面点的平面坐标二、地面点高程位置的确定地面点的高程坐标三、用水平面代替水准面的限度四、确定地面点位的三个基本要素,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,13,第二节地面点位的确定,地球表面所有地理空间信息总称为地形。地球表面上的点称为地面点。如：左图中A、B、C地形包括地物和地貌两大部分,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,14,地球形状和大小1.地球是一个表面起伏较大的椭球地球表面最高峰：8844.43m海洋底部最深处:11022.00m地球表面最大高差近20km2.地球又是一个近似光滑的水球大陆面积:占29%海洋面积:占71%3.地球平均半径:6371km,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,15,确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:某点在基准面上投影位置（x,y）该点离基准面高度（H）,一测量基准面1测量工作基准面水准面、大地水准面。水准面静止海水面所形成的封闭曲面。大地水准面其中通过平均海水面的那个水准面。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,16,水准面的特性处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。铅垂线测量工作的基准线,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,17,大地水准面,设想当海洋处于静止均衡状态时，将它延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。,陆地,静止海水面,大地水准面,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,18,大地水准面和铅垂线示意图,大地水准面,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,19,基本概念1.重力方向线即铅垂线,是测量工作的基准线2.水准面自由静止的水面;是等位面,有无数个3.大地水准面静止平衡状态下的平均海水面,向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面特性:唯一性、等位面、不规则曲面作用：测量野外工作的基准面4.大地体由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,20,2测量计算基准面旋转椭球由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,21,二地面点的坐标,(一)地理坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：1.天文地理坐标(天文经度，天文纬度)2.大地地理坐标(大地经度B，大地纬度L),2015年4月12日,中山市三乡理工学校,22,(二)平面直角坐标适用于：研究范围较小。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,23,不同点：1测量上北方向为X轴正向，东方向为Y轴正向。2角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。相同点:数学中的三角公式在测量中可直接应用。,坐标系的异同：,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,24,三.地面点的高程1.绝对高程H到大地水准面的铅垂距离。2.相对高程H到假定水准面的铅垂距离。3.高差hAB=HB-HA=HB-HA,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,25,主要有：（1）1985国家高程系统（2）1956黄海高程系统（3）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山H0=72.260m（85黄海系）=72.289m（56黄海系）,4.我国的高程系统,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,26,国家水准原点（高程零点H。）位于青岛观象山，黄海平均海水面为高程基准面,1956黄海高程系：H。=72.289m1985国家高程基准：H。=72.260m，相差29mm合肥市目前仍采用上海吴淞高程系如合肥市某点:吴淞高程1.856m=85黄海高程,我国的高程系统,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,27,用水平面代替水准面的限度,一、对距离的影响大地水准面上：在水平面上：误差值：相对误差：,结论：当测区半径r10km时,误差仅为1/120万，可用水平面代替大地水准面,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,28,对水平角的影响,球面三角形内角和球面角超P球面三角形面积R地球半径，,结论：当测区范围在100km2，用水平面代替水准面时，对角度影响仅为0.51，在普通测量工作中可以忽略不计,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,29,对高程的影响,用水平面代替水准面对高程的影响就是地球曲率对高程的影响,结论:必须顾及其影响,进行改正,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,30,第三节测量工作的原则和程序,一测量的基本工作测角、量边、测高差二测量工作中用水平面代替水准面的限度1对水平角、距离的影响在面积约320km2内，可忽略不计。2对高程的影响即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,31,测量三项基本工作测量工作包括测定和测设两部分，其实质都是确定地面点的点位确定点位的三要素：高差、水平角、水平距离测量三项基本工作：高程测量（第二章）角度测量（第三章）距离测量（第四章）,测量工作的基本概念,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,32,三测量工作的基本原则,布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部,测量工作的又一原则:,“前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,33,学习测量学的目的和要求掌握现代普通测量学的基本知识和基本理论具有使用常规测量仪器的操作技能，了解先进测绘仪器的原理和使用方法掌握大比例尺地形图测图原理和方法，了解数字测图过程，能正确使用地形图掌握测量数据处理的基本理论和评定测量精度的一般方法能正确使用测量仪器进行一般施工测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,34,测绘学的发展简史高斯（C.F.Gauss，17771855年）世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学的奠基人，德国著名的数学家、物理学家、天文学家。,1794年，最早提出最小二乘法，奠定了的近代测量平差理论的基础，1809年正式发表（概率论创始人法国拉格朗日1806年发表最小二乘原理）1822年，创立高斯投影理论，1912年由德国大地测量学家克吕格补充完善，正式建立高斯-克吕格投影和高斯-克吕格平面直角坐标系，简称高斯平面直角坐标系1826年，创立三角测量控制网整体条件平差理论1828年，提出平均海水面概念，为全球建立大地水准面作为高程基准面打下基础,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,35,一、现代测绘学的发展现状(1),望远镜的发明，推动了光学测量仪器（如光学水准仪、经纬仪）的发展和广泛使用1859年第一台地形摄影机在法国制造，洛斯达开创了地面摄影测量方法1903年飞机的发明，1915年第一台自动连续航空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功，使航空摄影测量成为现实1947年瑞典生产第一台光电测距仪，世界从此进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪等电子经纬仪+光电测距仪+计算机=电子全站仪,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,36,二、现代测绘学的发展现状(2),从游标经纬仪光学经纬仪电子经纬仪电子全站仪数字智能型全站仪从光学水准仪自动安平水准仪电子水准仪数字水准仪从地面摄影测量航空摄影测量数字摄影测量卫星遥感（RS）图像处理三维激光扫描系统从野外白纸测图计算机机助制图数字化自动成图地理信息系统（GIS）从全球卫星定位系统（GPS）“3S”集成技术,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,37,电子全站仪与工程测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,38,光学自动安平水准仪与水准测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,39,数字水准仪,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,40,2、德国蔡司ZeissDiNi12数字水准仪(美国天宝Trimble),1、瑞士徕卡LeicaDNA中文数字水准仪,数字水准仪,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,41,航空摄影测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,42,卫星遥感图像处理,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,43,三维激光扫描系统,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,44,地理信息系统GIS建库,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,45,GPS用于大地测量,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,46,GPS用于军事,飞行高度9,840英尺/3,000米,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,47,GIS,DTM正射影像制图修测可视化影像分析分类,地面处理,GPS、GIS、RS“3S”集成,彩色,多光谱,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,48,三、我国现代测绘事业的发展,建立和统一了全国坐标系统和高程系统建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本重力网、完成了大地网和水准网的整体平差；完成了国家基本图的测绘工作进行了珠穆朗玛峰和南极长城站的地理位置和高程的测量进行了如长江大桥、葛洲坝和三峡水电枢纽、宝山钢铁厂、正负电子对撞机和同步辐射加速器、核电站等大型和特殊工程的测量工作能够生产各类测绘仪器如水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪、GPS接收机等已完成全国GPS大地控制网和GIS基础框架,2015年4月12日,中山市三乡理工学校,49,四、地球空间信息学（Geomatics)与现代测绘学的任务,Geomatics最早于1975年由法国人提出，是一门新兴的交叉科学，我国翻译为:地球空间信息学。定义：对所研究的物体，包括地球的整体及其表面和外层空间的各